[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Extruder nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
[0002] Ein derartiger Extruder ist aus der WO 96/06721 bekannt geworden. Dabei greift der
Axialantrieb mit einem Ende an einem Schild an, der mit dem Extrudergetriebe fest
verbunden ist, das während des Ausbaues der jeweiligen Schnecke hin- und hergeführt
wird. Das Prinzip, das Extrudergetriebe vor- und zurückzuverstellen ist an sich in
Fachkreisen ein sehr häufig angewandtes, wie etwa auch die US-A-4,004,787 zeigt, bei
der das Extrudergetriebe samt Motor auf einem Wagen gelagert ist, um die andernfalls
durch das hohe Gewicht auftretenden Biegemomente abzufangen.
[0003] Zwar ist aus der US-A-2,090,434 eine Konstruktion bekannt, die ohne Relativverschiebung
von Extrudergehäuse und Extrudergetriebe auskommt, Dabei wird zunächst mittels eines
Hebels die Kupplung zwischen den beiden ausgerückt und dann durch weiteren Antrieb
der hohl ausgebildeten Schneckenantriebswelle eine darin mit einem Innengewinde derselben
in Eingriff stehende, an die Schnecke angekuppelte Gewindespindel angetrieben, die
die Schnecke während ihres Antriebes kontinuierlich herausschiebt. Dies erfordert
aber die Verwendung einer hohlen Antriebswelle, was - angesichts der heutigen hohen
zu übertragenden Energie - untunlich ist, weil es den Querschnitt der Antriebswelle
schwächt.
[0004] Gerade die US-A-4,004,787 zeigt aber, wie problematisch es ist, Extrudergehäuse und
Extrudergetriebe relativ zueinander zu verschieben. Es ist deshalb die der Erfindung
zugrundeliegende Aufgabe, einen Extruder der eingangs genannten Art so auszubilden,
dass eine Relativverschiebung von Extrudergehäuse und Extrudergetriebe vermieden werden
kann. In überraschend einfacher Weise gelingt dies durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruches 1. Dabei wird sich im allgemeinen ein schrittweiser Ausbau, ebenso
wie beim Stand der Technik nach der genannten WO ergeben, es sei denn die Schnecke
ist entsprechend kurz bzw. der Weg des Schildes ist entsprechend lang.
[0005] Wenn die erfindungsgemässe Lösung auch an sich für jede Art von Extruder anwendbar
ist, so wird sie bevorzugt an einem solchen mit den Merkmalen des Anspruches 2 angewandt,
weil sie wegen der aus ihr resultierenden robusten Konstruktion dort am besten geeignet
ist, wo die für den Ausbau nötigen Kräfte besonders gross sind.
[0006] Wenn nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Mitnahmeeinrichtung
mindestens zwei auf die jeweilige Längsachse zu bzw. von ihr wegbewegbare Mitnahmebacken
aufweist, so können diese Mitnahmebacken entweder als Klemmbacken ausgebildet werden,
um am Aussenumfang des ihnen entlang der Längsachse gegenüberliegenden Teils der Schnecke
kraftschlüssig anzugreifen, doch ist dies nicht unbedingt erforderlich, ja nicht einmal
bevorzugt, vielmehr dienen diese Backen vorteilhaft nur als Ausstosswerkzeuge, die
sich an einen radial vorspringenden Teil der Schnecke oder eines eingelegten Zwischenstückes
anlehnen und daher nicht an einem Schneckenteil angreifen müssen.
[0007] Vorteilhaft ist eine Ausbildung nach Anspruch 5, weil dadurch der Axialantrieb auch
gleich für Kupplungszwecke ausgenützt werden kann. Hierfür ist es erforderlich, dass
der bewegbare Schild die Kupplungseinrichtung in Richtung auf das Extrudergetriebe
hin relativ zum Schild axial mindestens "im wesentlichen" unverschiebbar trägt, d.h.
dass natürlich eine geringfügige Verschiebung am Schild selbst zulässig ist. Das automatische
Kuppeln kann dann vorteilhaft im Sinne der bevorzugten Merkmale dieses Anspruches
erfolgen.
[0008] Zur Erzielung einer noch verbesserten Robustheit der Konstruktion ist wenigstens
eine Ausgestaltung mit den Merkmalen der Ansprüche 8 bis 10 vorgesehen.
[0009] Weitere Einzelheiten ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung eines in
der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Extruders im normalen Betrieb;
- Fig. 1A
- einen vergrösserten Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1; und die
- Fig. 2 - 6
- verschiedene Stadien beim Ausbau der aus Fig. 1 ersichtlichen Schnecken.
[0010] Ein Extruder 1 weist ein Extrudergehäuse 2 auf, das aus einzelnen Modulen, wie einem
Zufuhrmodul 3 mit einer Zufuhröffnung 4 und mindestens einem weiteren Modul 5 zusammengesetzt
ist. Innerhalb dieses Gehäuses 2 ist mindestens eine Extruderschnecke 6 zu einer Drehung
antreibbar. Fig. 1A zeigt im Schnitt nach der Linie A-A, dass es sich - gemäss einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung - um zwei nebeneinanderliegende und gemeinsam
angetriebene Schnecken 6 handelt. Jede dieser Schnecken 6 erstreckt sich entlang einer
ihr zugehörigen Längsachse a.
[0011] Für die Drehung der Schnecken 6 sind sie in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise in
einem Lagerteil 7 gelagert und erstrecken sich als Schneckenwelle 8 durch diesen Lagerteil
7 hindurch. Die Schneckenwelle 8 besitzt einen Einstich 9 reduzierten Durchmessers,
so dass am Ende des dickeren Teils der Schneckenwelle 8 jeweils eine sich radial erstreckende
Anschlagfläche 10 vorliegt. Anschliessend geht die Schneckenwelle 8 in einen hohlen
Kupplungsteil 11 über. Wie später noch an Hand der Fig. 3 beschrieben wird, besitzt
der hohle Kupplungsteil 11 einen Hohlquerschnitt, der von der Kreisform abweicht,
so dass das einen eben solchen Querschnitt aufweisende Ende 12 einer Antriebswelle
13 aus einer Motor-Getriebeeinheit 14 von diesem Hohlquerschnitt drehschlüssig, aber
axial verschiebbar aufgenommen werden kann. Dazu ist der Kupplungsteil 11 an einem
horizontal bewegbaren Schild 15 in im einzelnen nicht dargestellter, Fachleuten geläufiger
Weise im wesentlichen axial unverschieblich gegen das Extrudergetriebe 14 hin gelagert,
d.h. er wird bei einer Horizontalbewegung des Schildes 15 nach rechts (bezogen auf
die Zeichnung) von diesem mitgenommen, wie sich aus einem Vergleich der Fig. 2 und
3 ergibt. Damit ergibt sich bei der Bewegung des Schildes 15 aus der Lage nach Fig.
3 in die nach Fig. 4 eine ähnliche Einkupplungsbewegung, wie sie bei Synchrongetrieben
von Autos üblicherweise erfolgt, d.h. das Einkuppeln wird automatisiert. Es versteht
sich, dass deshalb alle jene Ausführungsvarianten in Frage kommen, die bei Synchrongetrieben
von Autos bekannt sind.
[0012] Das Extrudergehäuse 2 mit dem Lagerteil und dem Extrudergetriebe 14 sind ortsfest
angeordnet. Es ist vorteilhaft, wenn zwischen dem ortsfesten Extrudergetriebe und
dem ortsfesten Extrudergehäuse eine diese beiden Elemente miteinander verbindende
Verstrebung 16 vorgesehen ist, die Axialkräfte aufnimmt, wie sie bei den nachfolgend
beschriebenen Ausbaubewegungen auftreten. Auf diese Weise bilden die Elemente 2, 7,
14 und 16 eine Einheit.
[0013] Zwischen dieser Einheit ist der schon erwähnte bewegliche Schild 15 vorgesehen, dessen
Horizontalbewegung durch einen Axialantrieb 17 bewirkt wird. Dieser Axialantrieb kann
an sich beliebig ausgebildet sein, beispielsweise auch als eine Gewindespindel antreibender
Elektromotor. Bevorzugt ist es jedoch, wenn der Axialantrieb als mindestens ein Kolben-Zylinder-Aggregat
18 ausgebildet ist. Besonders in diesem Fall ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der
Axialantrieb 18 mindestens zwei an einander gegenüberliegenden Seiten des bewegbaren
Schildes 15 angreifende Kolbenstangen 22 mindestens eines Kolben-Zylinder-Aggregates
18 aufweist. Mit einem einzigen Kolben-Zylinder-Aggregat 18 kann dies so durchgeführt
werden, dass es sich dabei um einen Ringkolben in einem Ringzylinder handelt, von
welchem Kolben dann zwei Kolbenstangen mit einander gegenüberliegenden Seiten des
bewegbaren Schildes 15 verbunden sind. Im allgemeinen werden aber separate Einheiten
18 einfacher sein, wie aus der Zeichnung hervorgeht. Sollten auch mehr als zwei Einheiten
18 Verwendung finden, so ist es aus Gründen der Vergleichmässigung der Kräfte vorteilhaft,
wenn die Verstrebung 16 an verschiedenen Seiten mindestens eines der beiden von Extrudergehäuse
2 und Extrudergetriebe 14 gebildeten jeweiligen Elemente, insbesondere an in gleichem
Winkelabstand bezüglich der jeweiligen Längsachse a gelegenen Seiten, abgestützt ist,
d.h. im Falle von nur zwei Streben 16 in einem Winkelabstand von 180°. Es versteht
sich, dass diese Zylinder-Aggregate 18 auch an der Seite des Extrudergehäuses 2 angeordnet
sein könnten und dann von der anderen Seite her am Schild 15 angreifen; die Anordnung
an der Seite des Extrudergetriebes 14 ist aber günstiger und daher bevorzugt.
[0014] Bei einer solchen baulichen Ausbildung eines Extruders 1 ergibt sich beim Ausbau
der Schnecken nun das folgende Vorgehen.
[0015] Ausgehend von der Situation der Fig. 1, wird zunächst einmal der Antrieb 14 abgeschaltet.
Sodann werden am Schild 15 geführte Backen 19 (vgl. Fig. 1, 1A) durch einen nicht
dargestellten Antrieb, wie einen fluidischen Antrieb 27 (hydraulisch oder pneumatisch),
einen Elektroantrieb -od.dgl., aus der von der Achse a entfernten Stellung nach Fig.
1 in die achsnahe Lage nach Fig. 2 gebracht, wo sie in den Einstich 9 eintauchen und
damit in Anlage an die Fläche 10 gelangen. Gewünschtenfalls können die Mitnahmebacken
19 auch so weit radial bewegt werden, bis sie kraftschlüssig an der Welle 8, d.h.
an der Innenseite des Einstiches 9 oder auch am äusseren Umfang des dicken Teils der
Welle 8, angreifen, doch wird dies im allgemeinen nicht erforderlich sein.
[0016] Wie aus Fig. 1A hervorgeht, sind die Backen 19 für die beiden Schnecken 6 paarweise
einstückig zusammengefasst und können so gemeinsam von oben und ebenso gemeinsam von
unten auf die Achsen a zu bewegt werden. Jede Backe 19 besitzt einen etwa halbkreisförmigen
(besser: etwas weniger als 180°) Ausschnitt 19', mit dem sie um den verringerten Umfang
des Einstiches 9 her in diesen eingreift. Vorzugsweise ist der Zylinder 27 an der
einen Backe befestigt und bewegt sich mit dieser, wogegen seine Kolbenstange 27' mit
einer Pratze 28 an der oberen Backe 19 angreift. Daher wird den beiden Backen 19 jeweils
eine einander entgegengesetzte Bewegung, nämlich zusammen oder auseinander, aufgezwungen.
Dazu ist es lediglich erforderlich, (nicht dargestellte) Schlauchanschlüsse für die
Zufuhr und Abfuhr von Druckfluid zum Zylinder 27 vorzusehen. Will man dies vermeiden,
so könnte der Zylinder auch ortsfest am Schild 15 befestigt und ein Umkehrgetriebe
für eine der Backen 19 vorgesehen werden.
[0017] Wenn nun anschliessend der Axialantrieb 18 im Sinne der Pfeile 20 betätigt wird,
so stossen die Backen 19 gegen die Fläche 10 des Einstiches 9 und bewegen die Extruderwelle
8 im Sinne des Pfeiles 20' um den Hub der Kolben-Zylinder-Aggregate 18 (bezogen auf
die Zeichnung) nach links.
[0018] Sobald der Hub der Aggregate 18 ausgeschöpft ist, werden die Backen 19 wieder aus
dem Einstich 9 radial nach aussen gezogen (Pfeile 21 in Fig. 3), so dass die Mitnahmeverbindung
zwischen dem Schild 15 und der Extruderwelle 8 gelöst ist. Anschliessend werden die
Kolbenstangen 22 der Aggregate 18 wieder im Sinne der Pfeile 23 eingezogen. Diese
Kolbenstangen 22 greifen vorzugsweise an einander gegenüberliegenden Seiten des Schildes
15 an., wie besonders aus Fig. 1A ersichtlich ist. Sollten mehr als zwei Aggregate
18 vorgesehen sein, so werden die Kolbenstangen vorteilhaft in wenigstens annähemd
gleichen Winkelabständen um die Längsachse(n) a der Extruderwellen 8 herum verteilt,
um die auf den Schild 15 wirkenden Kräfte beim Ausbau zu vergleichmässigen.
[0019] Nun befindet sich die Extruderwelle entweder mit dem Kupplungsteil 11 oder einem
entsprechenden, normalerweise im Schild 15 liegenden und axial gegen eine Längsverschiebung
gegenüber der Welle 8 gesicherten Wellenlager in der Stellung nach Fig. 4. Ist die
Kupplungshülse 11 (oder ein entsprechendes Wellenlager) etwa entsprechend der Grösse
des Hubes des Axialantriebes 18 bemessen (gegebenenfalls auch etwas kürzer), so können
die Backen dahinter wieder zusammengefahren werden, wie dies die Pfeile 24 veranschaulichen.
Bei grösserer Länge des Kupplungsteiles 11 würden diese Backen 19 kraftschlüssig an
seinem Aussenumfang angreifen müssen. Tauchen sie aber hinter dem Kupplungsteil 11
ein, so bildet seine Stirnfläche 25 wieder einen Anschlag für die Mitnahme durch die
Backen 19 beim nächsten Hub des Axialantriebes 18 im Sinne der Pfeile 20.
[0020] Auf diese Weise lassen sich also kurze Schnecken 6 in zwei Schritten aus dem Gehäuse
2 ausstossen. Eine noch kürzere Schnecke gegebenenfalls praktisch kontinuierlich in
einer einzigen Bewegung. Massgebend ist hierfür einerseits die Länge der Schnecke
6 bzw. ihrer Welle 8 und anderseits die Grösse des Hubes des Axialantriebes 18, 22.
Entsprechend ist natürlich auch der Zwischenraum s (Fig. 2) zwischen Extrudergehäuse
2 und Extrudergetriebe 14 zu bemessen. Sollte aber die Schnecke 6 länger sein, wie
dies aus der Zeichnung ersichtlich ist, so kann als nächstes ein Zwischenstück 26
(Fig. 5) an die Stimfläche 25 angesetzt werden, um die Schneckenwelle 8 nach dem Zusammenfahren
der Backen um ein weiteres Stück vorzuschieben (nach links in den Figuren). Es versteht
sich, dass das Zwischenstück 26 zweckmässig wiederum eine dem Hub des Axialantriebes
entsprechende Länge besitzt. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden, wie
an Hand der Fig. 6 mit weiteren Zwischenstücken 26', 26" ersichtlich ist, bis die
Schneckenwelle ausgebaut ist.
[0021] Es versteht sich, dass im Rahmen der Erfindung verschiedene Abwandlungen denkbar
sind; beispielsweise braucht die jeweilige Schnecke 6 nicht in der dargestellten Ausführung
ausgebildet sein, sondem kann Knetelemente, Scherelemente, Messerelemente, Rührelemente
usw. aufweisen. An Stelle der dargestellten, relativ einfachen Kupplungseinrichtung
kann auch jede andere Kupplungseinrichtung Verwendung finden, wie sie aus dem Stand
der Technik bekannt ist. An Stelle von Backen 19 kann auch jede andere Mitnahmeeinrichtung,
wie einschwenkbare Haken usw., Anwendung finden, die gegebenenfalls auch drehbar aber
axial unverschieblich an der Welle 8 vorgesehen sein kann.
1. Extruder (1) mit mindestens einer sich entlang einer Längsachse (a) erstreckenden
Schnecke (6) in einem Extrudergehäuse (2), die über eine aus einer Kupplungslage in
eine entkuppelte Lage bringbare Kupplungseinrichtung (11) an ein Extrudergetriebe
(14) ankuppelbar ist, und mit einer Schneckenausbauvorrichtung (15, 18, 19, 22), die
einen Axialantrieb (18, 22) zum, beispielsweise schrittweisen, Ausbau der jeweiligen
Schnecke (6) aus dem Extrudergehäuse (2) nach bzw. mit dem Entkuppeln der Kupplungseinrichtung
(11) aufweist, welcher Axialantrieb (18, 22) mit einem Ende an einem Schild (15) angreift,
wogegen das andere Ende ortsfest gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schild
(15) mit Hilfe des Axialantriebes (18, 22) bewegbar zwischen dem ortsfesten Extrudergetriebe
(14) und dem ebenfalls ortsfesten Extrudergehäuse (2) in einem die, z.B. schrittweise,
Ausbaubewegung ermöglichenden Zwischenraum (s) dazwischen angeordnet ist, und dass
der Schild (15) eine Mitnahmeeinrichtung (19) zum Erfassen und Ausstossen der jeweiligen
Extruderschnecke (6) aufweist.
2. Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens zwei Schnecken
(6) in einem gemeinsamen Extrudergehäuse (2) aufweist.
3. Extruder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeeinrichtung
mindestens zwei auf die jeweilige Längsachse zu bzw. von ihr wegbewegbare Mitnahmebacken
(19) aufweist, und dass vorzugsweise ein einziger Antrieb (27) für beide Mitnahmebacken
(19) vorgesehen ist, insbesondere ein an einer der Backen (19) befestigter und mit
ihr bewegbarer Zylinder (27), dessen Kolbenstange (27') an der anderen Backe (19)
zur entgegengesetzten Bewegung angreift.
4. Extruder nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmebacken
(19) jeweils einstückig zur gleichzeitigen Bewegung auf die Längsachsen (a) der mindestens
zwei Schnecken (6) ausgebildet sind (Fig. 1A).
5. Extruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
zwischen dem ortsfesten Extrudergetriebe (14) und dem ortsfesten Extrudergehäuse (2)
bewegbare Schild (15) die Kupplungseinrichtung (11) relativ zum Schild (15) axial
gegen das Extrudergetriebe (14) zu im wesentlichen unverschiebbar trägt, wobei vorzugsweise
die Kupplungseinrichtung (11) eine von einem Kreisquerschnitt abweichenden einer Aufnahmeöffnung
für eine aus dem Extrudergetriebe (14) vorragende, einen entsprechenden Querschnitt
aufweisende Antriebswelle (13) aufweist.
6. Extruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kupplungseinrichtung (11) oder ein im Schild (15) vorgesehenes, an der Extruderwelle
(8) gegen das Extrudergetriebe (14) hin unverschieblich angeordnetes Lager eine dem
Hub des Axialantriebes (18, 22) entsprechende Länge besitzt.
7. Extruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Axialantrieb (18, 22) am ortsfesten Extrudergehäuse (14) gelagert ist.
8. Extruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Axialantrieb (18, 22) mindestens zwei an einander gegenüberliegenden Seiten des bewegbaren
Schildes (15) bzw. in gleichen Winkelabständen bezüglich der Längsachse(n) (a) angreifende
Kolbenstangen (22) mindestens eines Kolben-Zylinder-Aggregates (18) aufweist.
9. Extruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen
dem ortsfesten Extrudergetriebe (14) und dem ortsfesten Extrudergehäuse (2) eine diese
beiden Elemente (14, 2) miteinander verbindende Verstrebung (16) vorgesehen ist.
10. Extruder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstrebung (16) an verschiedenen
Seiten mindestens eines der beiden jeweiligen Elemente (14, 2), insbesondere an in
gleichem Winkelabstand bezüglich der jeweiligen Längsachse (a) gelegenen Seiten, abgestützt
ist.